CN105211518A

CN105211518A - 微囊甲酸及其制备方法

Info

Publication number: CN105211518A
Application number: CN201510785371.XA
Authority: CN
Inventors: 黄雅; 洪伟
Original assignee: SHANGHAI MENON ANIMAL NUTRITION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI MENON ANIMAL NUTRITION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2016-01-06

Abstract

本发明涉及一种微囊甲酸及其制备方法，所述的微囊甲酸包括：氢化棕榈油45％～55％；甲酸钙23％～29％；固体酸22％～26％；其中百分比均为重量百分比，所述的甲酸钙与固体酸包裹于所述的氢化棕榈油内。本发明的生产工艺采用高剪切及搅拌结合的工艺以及喷雾冷凝工艺技术，本发明的微囊甲酸及其制备方法，用氢化油将甲酸钙及富马酸脂埋保护，送入动物肠道，然后在肠道释放，发生反应产生甲酸。这种间接将甲酸送入肠道的方法，克服了甲酸不稳定不能直接进入肠道的缺陷，克服甲酸衍生物不能在肠道替代甲酸的缺陷，同时克服“酸原料与强酸弱碱盐一起微囊处理困难”的缺陷，具有更广泛的应用范围。

Description

微囊甲酸及其制备方法

技术领域

本发明涉及饲料添加剂领域，尤其涉及饲料酸化剂领域，具体是指一种微囊甲酸及其制备方法。

背景技术

1.肠道健康的重要性

肠道是机体最大的细菌库，寄居着大约1013～1014个细菌，肠道内常驻菌群的数量、分布相对恒定，形成一个相互依赖又相互作用的微生态系统，此微生态系统平衡即构成肠道的生物屏障。一旦肠道微生态失衡，各种有害菌过度繁殖，造成肠道损伤，危害机体健康。当肠道微生态失衡时，肠道过度生长的有害菌通常为兼性厌氧的革兰氏阴性杆菌，这些细菌可产生细菌蛋白酶，直接破坏肠上皮细胞微绒毛膜蛋白，或通过改变肠道上皮细胞的生化反应，使绒毛受损甚至消失。因此，导致肠道吸收障碍，出现腹泻、生长缓慢等现象，影响整个动物机体的健康，影响生产效益，成为制约养猪业健康发展的“瓶颈”之一。因此，肠道微生态平衡不仅仅关系到动物自身的健康，也关系到人类切身的利益。

研究表明，肠道内的有害菌适宜生长的pH大多在中性偏碱性环境，而有益菌大多在中性偏酸性环境下适宜生长。研究表明，有机酸能抑制有害菌生长，从而调节肠道微生物平衡，促进肠道健康。

2.甲酸对维持肠道健康有重要作用

研究表明：富马酸、柠檬酸、苹果酸和乳酸等有机酸能通过降低胃肠道环境pH值来达到间接降低有害菌数量的作用；而甲酸、乙酸、丙酸和山梨酸等有机酸，不仅可以通过降低胃肠道环境的pH来发挥抑菌效果，还可以通过破坏病菌的细胞膜，达到干扰病菌酶的合成，进而影响病菌DNA的复制，最后产生抗革兰氏阴性菌的作用。

有机酸的挥发性越好，其分子量越小，杀菌作用越好，原理是小分子挥发性有机酸可以直接扩散进入细胞内，通过降低细胞内pH值，抑制某些大分子如DNA、RNA、蛋白质或脂类等细胞膜的组成成分的代谢，破坏病原菌细胞膜的完整性，从而达到杀菌作用。

其中甲酸分子量为46.02，熔点为8.4℃，沸点100.8℃，它是分子量最小且挥发性最好的有机酸。以下是甲酸抑菌效果的研究，表1为相同浓度下，甲酸对沙门氏菌、大肠杆菌的抑菌圈最大，抑菌效果最好；

表1不同酸化剂对沙门氏菌、大肠杆菌的抑菌圈(mm)比较

(注：资料来源李成良等，2006)

表2为相同浓度下，甲酸对引起腹泻的病原菌具有最低抑菌浓度，抑菌效果最好；

表2有机酸对饲料中细菌和真菌产生抑制作用的最低有效浓度(g/kg)

项目	甲酸	乙酸	丙酸	丁酸
					黑曲霉	5.0	5.0	2.5	5.0
黄曲霉	5.0	5.0	2.5	2.5
					扩展青霉	1.0	1.0	1.25	0.5
绿色木霉	2.5	2.5	2.5	2.5
					葡萄球菌	1.25	2.5	2.5	5.0
枯草芽孢杆菌	2.5	5.0	5.0	>10
					大肠杆菌	1.0	5.0	5.0	5.0
弗氏埃希菌	2.25	2.5	2.5	2.5
					普通变形菌	2.5	5.0	5.0	>10
荧光假单胞菌	1.0	2.5	2.5	—

(注：资料来源Eidelsburger等，1998)

由表2可知，甲酸对引起饲料霉变的霉菌作用效果较乙酸、丙酸和丁酸差。但是甲酸对于引起腹泻的葡糖球菌、大肠杆菌、变形菌和弗氏埃希菌等病原菌具有最低的抑菌浓度。

相同pH境下，不同有机酸抑菌活性存在差异，如pH4.0时甲酸对E.coli抑菌活性是乳酸的4倍(MROZ，2005)。

3.甲酸使用过程中存在问题

甲酸在肠道内有很好的抑菌及杀菌效果，但是由于其本身性质(液态及强挥发性)，导致在饲料添加剂方面使用受限，饲料添加剂产品里基本没有甲酸，一般都是甲酸的衍生物。

甲酸熔点为8.4℃，沸点100.8℃，外观为无色透明发烟液体，其具有很强的挥发性。液体的甲酸由于其强挥发性及刺激性性，不能直接添加到饲料中，需要通过工艺方法再加工为固体颗粒才能使用。目前市场上及专利保护的甲酸类产品主要有以下2类：(1)微囊化处理即脂埋；(2)采用替代品即甲酸衍生物。

3.1微囊化处理

专利CN101283735A一种微囊酸化剂及其制备方法中提到，将甲酸液体用二氧化硅吸附，然后投入熔化的辅料中，搅拌均匀，再冷凝喷雾造粒。这种方法能很好的将固体酸微囊处理，进入肠道发挥功效；这种方法对于能处理固体酸，但是不能处理液体酸，理由有三：(1)芯材难选择：这种方法对芯材要求高，普通芯材不能满足要求；(2)工艺方法不合适：载体进入混合体系，通过高剪切搅拌，载体会被全部剪碎，载体起不到任何作用；(3)最重要的一点：喷雾冷凝不能处理挥发性强的甲酸，由于喷雾冷凝工艺原理，体系温度65℃-100℃，及冷却塔内大量的冷风(-1700pa～-1500pa)，挥发性液体甲酸基本全被冷风带走，试验后检测产品中甲酸含量，发现甲酸在这个过程中基本全部被损失，小于1％。

专利CN103637003B一种缓释复合猪用酸化剂的制备方法，通过筛选特殊的二氧化硅及控制工艺条件，解决液体磷酸及乳酸微囊化难的问题。这种方法适合非挥发性的液体酸，但不适合挥发性液体酸(特别是挥发性强的甲酸)，主要原因是喷雾冷凝的工艺原理不适合挥发性强甲酸，原因有二：(1)喷雾冷凝工艺要求在65℃-100℃将氢化油熔化，投入吸附后的液体甲酸，搅拌，体系维持时间为3-5时，在这个过程，甲酸会挥发，会腐蚀反应罐及管道；(2)喷雾冷凝造粒塔内吹入大量冷风(风压-1700～-1500pa)，将65℃-100℃物料冷凝，在这个过程中，甲酸会风带走，试验证明，冷凝后形成的颗粒产品中甲酸的含量不足投料甲酸的10％，因此，在这个微囊造粒过程汇总，甲酸基本大部分被损失。

总之，采用喷雾冷凝工艺处理液态甲酸。目前饲料添加剂产品也没有微囊甲酸，而且直接将液态甲酸加工处理送入动物肠道基本不能实现。

3.2采用甲酸替代品

甲酸对肠道健康有非常重要的作用，但是采用工艺方法不能解决甲酸含量易损失的问题，同时也不能解决甲酸入肠道的问题。因此，饲料行业使用一些性质稳定的甲酸衍生物(如：甲酸钙﹑二甲酸钾)。这些物质进入动物体内，与酸接触产生甲酸，发挥功效，到达抑菌的效果。这种方式也存在许多缺陷：(1)甲酸钙难与液体酸复配使用，原因是两种酸接触在体外极易反应，导致产品不稳定；(2)甲酸钙进入动物体内，极易与胃酸反应，在胃内产生甲酸，甲酸在胃内就被消耗，基本不能进入肠道；(3)增加甲酸钙用量，仍然有部分甲酸钙进入肠道，但是肠道是中性及弱碱性环境，甲酸钙在肠道内不能转化为甲酸，因此，甲酸钙不能起到甲酸的作用。综上所述，直接添加甲酸衍生物(如：甲酸钙)不能达到甲酸的效果。

因此，需要一种特殊的产品或特殊的制备方法，为肠道提供足够的甲酸，维持肠道健康。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现甲酸在肠道中释放并反应的微囊甲酸及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的微囊甲酸具有如下构成：

该微囊甲酸，其主要特点是将甲酸钙与固体酸原料同时微囊处理，被壁才保护进入肠道，甲酸钙与固体酸在肠道释放并发生反应，产生甲酸，所述的微囊甲酸包括：

氢化棕榈油45％～55％；

甲酸钙23％～29％；

固体酸22％～26％；

其中百分比均为重量百分比，所述的甲酸钙与固体酸包裹于所述的氢化棕榈油内。

优选地，所述的固体酸包括富马酸或苹果酸。

更优选地，所述的富马酸为白色粉末，全通60目筛网，含量≥99％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

进一步优选地，所述的苹果酸为白色粉末，全通60目筛网，含量≥99％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

再进一步优选地，所述的氢化棕榈油熔点为50～70℃，酸值≤2.0；碘值≤2.0。

更进一步优选地，所述的甲酸钙为白色或灰白色粉末，全通60目筛网，含量≥98％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

所述的微囊甲酸的制备方法，其主要特点是，所述的制备过程包括：

壁才的准备：将所述的氢化油加热熔化，温度保持在80～100℃，制得液体壁才；

微囊化处理：向所述的制备好的液体壁才中投入所述的固体酸及所述的甲酸钙，用高剪切均质机与搅拌机联合均质1～1.5h，喷雾冷凝造粒得微囊甲酸产品。

优选地，所述的微囊化处理步骤具体为：

向所述的制备好的液体壁才中投入所述的固体酸及所述的甲酸钙，高剪切均质机以1100r/min～2400r/min速度均质，搅拌机以800r/min～1500r/min进行搅拌，均质1～1.5h，喷雾冷凝造粒得微囊甲酸产品。

最优选地，所述的喷雾冷凝造粒采用离心雾化盘，所述的雾化盘的转动频率为29Hz～33Hz，雾化盘直径为100mm，喷雾塔内风压(-1700pa)，输液压力0.30Mpa～0.38Mpa，冷空气进风温度为2℃～10℃。

采用了该发明中的微囊甲酸及其制备方法，具有如下技术效果：

(1)本发明采用间接方式，将固体酸及甲酸钙送入肠道，再在肠道发生反应，产生甲酸，维持肠道健康。

(2)本发明制备的产品，理论上在肠道产生的甲酸占产品的16.3％～20.5％(质量比)，根据溶出度仪模拟动物胃肠环境，检测在肠道内甲酸的释放情况，可知在肠道生成的甲酸占理论值的80％左右，换句话说，100g的微囊甲酸产品，理论上在肠道会产生16.3g～20.5g的甲酸，实际上在肠道产生的甲酸13g～16g。

(3)市面上的产品基本没有甲酸，而甲酸的替代品也不能发挥甲酸的效果，而100g产品在肠道产生13g～16g的甲酸，这是非常有意义的。

(4)通过喷雾冷凝方式，选择合适的壁才，将固体酸和甲酸钙保护，避免在产品贮存﹑饲料加工过程中被损耗，保证在肠道产生最大量的甲酸。

(5)本发明的微囊甲酸的制备方法，用氢化油将甲酸钙及富马酸脂埋保护，送入动物肠道，然后在肠道释放，发生反应产生甲酸。这种间接将甲酸送入肠道的方法，克服了甲酸不稳定不能直接进入肠道的缺陷，克服甲酸衍生物不能在肠道替代甲酸的缺陷，同时克服“酸原料与强酸弱碱盐(如：甲酸钙)一起微囊处理困难”的缺陷。

附图说明

图1为本发明的微囊甲酸的生产工艺流程图。

附图标记

1-1TCS-300电子秤

1-2FHA2000/0.5曳引式货运电梯

1-3WNS1-1.0-YQ燃油锅炉

1-4(1～3)缓冲仓

1-5(1～2)SWJB-200熔解釜

1-6GF15-2-8-0.55螺杆泵

1-7LFQ-60冷风机

1-8XH-100雾化器

1-9PLZT冷却干燥塔

1-104-73离心通风机

1-11YU-2000-2H双层式振动筛分过滤机

1-12TCS-300电子秤

1-13TBLMY15脉冲布筒除尘器

1-14TBLMFa15脉冲除尘器

1-15SCR50M-81SKT螺杆空气压缩机

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照制造厂家所建议的条件。其中，所述的百分比为重量百分比。

生产工艺如图1所示，采用高剪切及搅拌结合的工艺以及喷雾冷凝工艺技术。由于甲酸钙及固体酸(富马酸)的比重比较大，难于氢化油形成均匀的悬浮体系，因此，需要用高剪切均质将甲酸钙及富马酸高速剪切分散(速度：1100r/min～2400r/min)在氢化油，同时需要采用搅拌机以800r/min～1500r/min进行搅拌，防止富马酸及甲酸钙沉降到底部，这两种方式结合甲酸钙及固体酸与氢化油形成的均匀体系在反应罐和在管道输送过程中保持稳定。

产生的微囊甲酸包括：氢化棕榈油45％～55％；甲酸钙23％～29％；固体酸22％～26％；其中所述的甲酸钙与固体酸包裹于所述的氢化棕榈油内。所述的固体酸包括富马酸或苹果酸，所述的富马酸为白色粉末，全通60目筛网，含量≥99％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg，所述的苹果酸为白色粉末，全通60目筛网，含量≥99％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg，所述的氢化棕榈油熔点为50～70℃，酸值≤2.0；碘值≤2.0，所述的甲酸钙为白色或灰白色粉末，全通60目筛网，含量≥98％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

规定氢化油的标准，其原因是：如果酸值过高，在形成悬浮液时，壁才会与甲酸钙反应，在加工时会产生甲酸，会对周围生产环境造成污染，对设备造成腐蚀，同时减少产品中甲酸的有效含量。试验验证结果表明：酸值是壁才的关键指标，也是早前甲酸钙及固体酸不能共同微囊处理的原因之一。

规定甲酸钙及固体酸中水分标准，其原因：原料中水分必须严格控制。水分过高，加工过程中，有H⁺的解离，加工时产生甲酸，有很强的刺激性气味，污染加工环境，对设备造成腐蚀，同时减少最终产品中甲酸的有效含量。试验验证结果表明：水分是甲酸钙及固体酸能否微囊处理的关键指标，也是早前甲酸钙及固体酸不能共同微囊处理的原因之一。

规定甲酸钙及固体酸的颗粒标准，其原因：便于微囊化处理过程，颗粒过大，影响产品喷雾，可能会造成雾化盘堵塞，影响正常生产；颗粒过大，均质及搅拌时间会长，影响生产效率。

本申请中壁才占整个体系中比例45％～55％，而固体芯材中甲酸钙占整个体系中比例23％～29％，富马酸占整个体系比例22％～26％。这个比例适合甲酸的最大量产生。

实施例1

将氢化棕榈油450kg投入到反应釜中，同时开启搅拌机，加热熔化，温度控制在85±5℃；接下来投入富马酸260kg及甲酸钙290kg，同时开启高剪切均质机，转速控制在2400r/min，均质1h，在这过程中搅拌机也需要开启，速度800r/min，形成均匀的混合体系。在均质搅拌时，用热空气疏通并加热输液管道，是管道温度达到80℃。喷雾前5min，开启制冷机，前1min开启螺杆加料器，从塔侧加入二氧化硅(普通规格)。当混合体系温度及均匀度基本稳定时，关闭反应釜上所有的进料口及观察口，开启风机(风压-1700pa)，开启雾化器(直径100mm，孔径1.5mm)，转速调到32Hz，打开反应釜上压缩空气进气阀门调整压强为0.33Mpa，开启振动筛及自动计量包装，获得微囊甲酸产品。

实施例2

将氢化棕榈油500kg投入到反应釜中，同时开启搅拌机，加热熔化，温度控制在85±5℃；接下来投入富马酸240kg及甲酸钙260kg，同时开启高剪切均质机，转速控制在2400r/min，均质1h，在这过程中搅拌机也需要开启，速度800r/min，形成均匀的混合体系。在均质搅拌时，用热空气疏通并加热输液管道，是管道温度达到80℃。喷雾前5min，开启制冷机，前1min开启螺杆加料器，从塔侧加入二氧化硅(普通规格)。当混合体系温度及均匀度基本稳定时，关闭反应釜上所有的进料口及观察口，开启风机(风压-1700pa)，开启雾化器(直径100mm，孔径1.5mm)，转速调到32Hz，打开反应釜上压缩空气进气阀门调整压强为0.33Mpa，开启振动筛及自动计量包装，获得微囊甲酸产品。

实施例3

将氢化棕榈油600kg投入到反应釜中，同时开启搅拌机，加热熔化，温度控制在85±5℃；接下来投入富马酸190kg及甲酸钙210kg，同时开启高剪切均质机，转速控制在2400r/min，均质1h，在这过程中搅拌机也需要开启，速度800r/min，形成均匀的混合体系。在均质搅拌时，用热空气疏通并加热输液管道，是管道温度达到80℃。喷雾前5min，开启制冷机，前1min开启螺杆加料器，从塔侧加入二氧化硅(普通规格)。当混合体系温度及均匀度基本稳定时，关闭反应釜上所有的进料口及观察口，开启风机(风压-1700pa)，开启雾化器(直径100mm，孔径1.5mm)，转速调到30Hz，打开反应釜上压缩空气进气阀门调整压强为0.30Mpa，开启振动筛及自动计量包装，获得微囊甲酸产品。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种微囊甲酸，其特征在于，所述的微囊甲酸包括：

氢化棕榈油45％～55％；

甲酸钙23％～29％；

固体酸22％～26％；

2.根据权利要求1所述的微囊甲酸，其特征在于，所述的固体酸包括富马酸或苹果酸。

3.根据权利要求2所述的微囊甲酸，其特征在于，所述的富马酸为白色粉末，全通60目筛网，含量≥99％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

4.根据权利要求2所述的微囊甲酸，其特征在于，所述的苹果酸为白色粉末，全通60目筛网，含量≥99％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

5.根据权利要求1所述的微囊甲酸，其特征在于，所述的氢化棕榈油熔点为50～70℃，酸值≤2.0；碘值≤2.0。

6.根据权利要求1所述的微囊甲酸，其特征在于，所述的甲酸钙为白色或灰白色粉末，全通60目筛网，含量≥98％，水分≤0.5％，重金属(以铅计)≤10mg/kg，砷≤2mg/kg。

7.根据权利要求1所述的微囊甲酸的制备方法，其特征在于，所述的制备过程包括：

8.根据权利要求7所述的微囊甲酸的制备方法，其特征在于，所述的微囊化处理步骤具体为：

9.根据权利要求8所述的微囊甲酸的制备方法，其特征在于，所述的喷雾冷凝造粒采用离心雾化盘，所述的雾化盘的转动频率为29Hz～33Hz，雾化盘直径为100mm，喷雾塔内风压(-1700pa)，输液压力0.30Mpa～0.38Mpa，冷空气进风温度为2℃～10℃。